Axe 1 : Transmutation

[outils de transmutation, perspectives]

La transmutation est avec l’un des deux volets de l’axe 1 de la loi Bataille. Elle est la suite naturelle du volet de la séparation.

La transmutation est déjà pratiquée en France à l’échelle industrielle avec le recyclage du plutonium dans les réacteurs. Il s’agit de faire mieux et de transmuter des actinides mineurs comme le neptunium, l’américium et le curium qui contribuent le plus à la toxicité radioactive des déchets sur le long terme, ainsi que éventuellement des produits de fission comme le technétium.

Le principe, séduisant, consiste à détruire les radioéléments à vie longue préalablement séparés en les transformant en radioéléments stables ou à vie courte ou moyenne. La transmutation passe par des réactions nucléaires. Elle nécessite un passage dans des réacteurs spécialisés.

Les éléments transmutables sont transformés par capture de neutrons de préférence rapides suivies ou non de fission. La fission, qui casse les actinides en des fragments stables ou à vie plus courte, fournit des neutrons. Au contraire, la transformation des produits de fission consomme des neutrons.

Pour transmuter efficacement, il faut des flux de neutrons élevés. Les radioéléments à transmuter seraient introduits dans le combustible des réacteurs sous forme d’une cible ou dilués d'une manière homogène au combustible.

Il existe deux voies de transmutations, la première par des réacteurs à neutrons rapides - les réacteurs conventionnels étant peu efficaces -, la seconde avec des réacteurs hybrides pilotés par un accélérateur (ADS). Bénéficiant d’un appoint de neutrons, ces derniers peuvent en principe brûler n'importe quel déchet, y compris les produits de fission à vie longue.

La nouvelle loi considère la transmutation comme l’objectif ultime pour la gestion des déchets : un objectif qui fait rêver mais qui sera difficile à atteindre. Les réacteurs adaptés n’existent pas encore. Le principal outil dont dispose la France est PHENIX, un réacteur à neutrons rapides assez ancien remis à niveau en 1998.

La transmutation de certains actinides mineurs, comme l’américium et le neptunium, a été démontrée sur le plan scientifique. Par contre, la transmutation du curium, très radioactif, difficile à manipuler, continue de poser de gros problèmes.

Selon la Commission Nationale d'Evaluation (CNE), la faisabilité de la fabrication de matériaux nucléaires propres à la transmutation à grande échelle d'actinides mineurs n'est pas non plus démontrée. Un rapport du CEA identifie les difficultés à surmonter au préalable et nombre d'essais sont en cours ou en attente. La faisabilité de certaines filières de quatrième génération ou des ADS en dépend. Les difficultés liées à l'incorporation de curium dans des matériaux nucléaires demeurent non résolues.

Les premiers démonstrateurs des réacteurs de Génération IV et des ADS consacrés à la transmutation sont attendus dans les années 2020-2030. Une coopération internationale très active, impliquant la Russie, le Japon, les Etats-Unis et de nombreux pays européens, s’est mise en place. Compte tenu des délais de mise au point de ces installations et des vérifications à effectuer, la transmutation à l’échelle industrielle d’actinides mineurs est envisageable au mieux en 2040.

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